MAGNETISMO - 2a parte 1
Flusso del vettore B, l unità di misura è il weber (Wb) B Caso generale: Teorema di Gauss per il magnetismo F S ( B) = 0 Poli magnetici non separabili Il numero di linee entranti in S è sempre uguale al numero di linee uscenti 2
Teorema della circuitazione di Ampére C ( B ) = 0i Conseguenza: Il campo magnetico non è un campo conservativo! 3
Applicazione del teorema di Ampére alla bobina ì ïc ( B) = B AB+ 0 + 0 + 0 í ïc ( B) = Ni î 0 N B = 0 i L N numero di spire concatenate con la linea L lunghezza della bobina racchiusa dalla linea Densita di spire n = N/L 4
Momento torcente di un campo magnetico su una spira percorsa da corrente M = Fd = isbsen Il momento di una forza é il prodotto della forza per il braccio = is si chiama momento magnetico della spira APPLICAZIONI: strumenti di misura di correnti e tensioni, motore elettrico amperometro e voltmetro a bobina mobile 5
Motore elettrico a corrente continua trasforma energia elettrica in energia meccanica 6
Il magnetismo della materia Proprio come l elettricità fluisce meglio in alcuni materiali piuttosto che in altri, anche il campo magnetico riesce a magnetizzare più facilmente alcuni materiali piuttosto che altri. Classificazione DIAMAGNETICI PARAMAGNETICI La capacità che ha un materiale di essere magnetizzato se immerso in un campo magnetico esterno è detta permeabilità magnetica relativa e si indica con r. Acqua 0,99999 Argento 0,99998 Aria Ossigeno FERROMAGNETICI Assumendo che il vuoto abbia permeabilità unitaria, risulta che maggiore è il valore di r, più facile è magnetizzare il materiale di cui si tratta. r 1,0000004 1,00133 Platino 1,0002019 Ferro dolce 5 000 Leghe speciali 1 000 000 7
Il magnetismo nella materia 8
Momenti magnetici atomici e molecolari Momento magnetico orbitale e di spin dell elettrone Sostanze diamagnetiche, numero pari di elettroni in ogni atomo, momento totale nullo, il materiale non ha magnetizzazione propria Sostanze paramagnetiche, numero dispari di elettroni nell atomo, debole magnetismo proprio ad orientazione casuale Sostanze ferromagnetiche, i momenti magnetici dei singoli atomi sono allineati fra loro localmente dando luogo a domini magnetici di forte intensità (Weiss) 9
Il campo magnetico esterno e nullo: Il materiale non e magnetizzato C e un campo magnetico esterno: Il materiale e magnetizzato ma in verso opposto rispettoal campo inducente B Nelle sostanze diamagnetiche un campo magnetico esterno induce a livello microscopico, una polarizzazione magnetica orientata in senso opposto rispetto a quello del campo inducente. B Levitazione magnetica della grafite Nelle sostanze paramagnetiche, si ha la polarizzazione magnetica per orientazione, concorde al campo esterno. B Nelle sostanze ferromagnetiche, si ha la polarizzazione magnetica per orientazione dei domini. Il campo all interno del materiale è molto maggiore di quello esterno 10
Modello di Ampére del magnetismo dei materiali (ormai superato ma efficace) Sostanza ferromagnetica Sostanza paramagnetica Sostanza diamagnetica 11
Shanghai Transrapid (maglev: treno a levitazione magnetica) motore a induzione lineare La lunga fila di elettromagneti in cui scorre corrente alternata, interagisce con i magneti posti sotto il treno, facendo avanzare il veicolo Come funziona il nastro scorrevole per il recupero dei bagagli in aeroporto? 12
Magneti permanenti e magneti temporanei Ferro dolce magneti temporanei (elettromagneti) Acciaio magneti permanenti (ciclo di isteresi) Ferriti magneti permanenti (ossidi di ferro con aggiunta di zinco, nichel) memorie magnetiche 13
Magneti permanenti: ciclo di isteresi magneti permanenti (campo coercitivo Hc o temperatura di Curie) memorie magnetiche (ossidi di ferro con aggiunta di zinco, nichel) 14